電熱毯或電熱炕的隨動(dòng)調(diào)壓式溫度控制裝置及控制方法
【專利摘要】一種隨動(dòng)調(diào)壓式電熱毯或電熱炕的溫度控制裝置，其主體是包括降壓整流電源1、鍵盤組3、顯示器單元6在內(nèi)的單片機(jī)系統(tǒng)，特征是：在單片機(jī)4接有電可擦非易失性存儲(chǔ)器5；其中斷輸入引腳INT端接過(guò)零檢測(cè)器2；其AD輸入口接溫度傳感器7；其一個(gè)輸出端通過(guò)光耦8接可控硅9的控制極G；可控硅9和負(fù)載、供電電源形成回路。通過(guò)鍵盤組3設(shè)置設(shè)定溫度S，通過(guò)傳感器7采集負(fù)載的即時(shí)溫度信號(hào)J；通過(guò)編程將即時(shí)溫度J和設(shè)定溫度S進(jìn)行比對(duì)，判斷即時(shí)溫度J是低于、等于、還是高于設(shè)定溫度S。根據(jù)判斷結(jié)果增加或減少可控硅在每個(gè)電源周期過(guò)零點(diǎn)到觸發(fā)的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)加至負(fù)載的平均電壓有效值的改變，使實(shí)際溫度和設(shè)定溫度的曲線相同。
【專利說(shuō)明】電熱毯或電熱炕的隨動(dòng)調(diào)壓式溫度控制裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電熱溫度控制裝置及控制方法。具體說(shuō)是涉及一種電熱毯或電熱炕的隨動(dòng)調(diào)壓式溫度控制裝置及控制方法
【背景技術(shù)】
[0002]目前，采用電加熱膜、碳纖維電加熱、電加熱板、電加熱絲等加熱體制作的電熱毯、電熱炕(為便于描述，以下簡(jiǎn)稱為負(fù)載)已得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]其溫度控制方式目前主要有以下幾種:
[0004]一種是采用人工方式，就是在睡覺前將負(fù)載通電一段時(shí)間，達(dá)到一定溫度后將電源斷開或是將控制開關(guān)撥到半波供電的檔位。
[0005]一種是上下限間歇通斷的控制方式，通過(guò)控制器的鍵盤或電位器等輸入方式，設(shè)定所需溫度，利用傳感器采集即時(shí)溫度，在控制器內(nèi)部通過(guò)單片機(jī)或集成電路比較器將兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)即時(shí)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，繼電器吸合，將負(fù)載的電源接通，溫度上升；當(dāng)即時(shí)溫度達(dá)到或高于設(shè)定溫度時(shí)，繼電器釋放，將負(fù)載的電源切斷；下降到一定溫度時(shí)，繼電器再將電源接通，如此周而復(fù)始。
[0006]還有一種稱之為靜音式控制器，用雙向可控硅替代繼電器控制電源的通斷，目的在于消除繼電器在吸合或釋放時(shí)的咔咔響聲。
[0007]以上幾種方式均為將滿幅電壓施加在負(fù)載的加熱體上，通過(guò)電源的反復(fù)通斷，來(lái)控制負(fù)載的溫度，缺點(diǎn)是，即時(shí)溫度的曲線和設(shè)定溫度的曲線呈大幅度振蕩狀態(tài)，會(huì)讓使用者明顯的感到忽涼忽熱，無(wú)法滿足人們對(duì)舒適程度的需求。
[0008]還有一種采用稱之為無(wú)極調(diào)溫控制方式的控制裝置，實(shí)際是一種采用單結(jié)晶體管振蕩器輸出觸發(fā)脈沖的雙向可控硅調(diào)壓器，它通過(guò)手動(dòng)方式改變單結(jié)晶體管振蕩器R-C回路的電阻值，從而改變單結(jié)晶體管振蕩器輸出觸發(fā)脈沖的稀疏，改變雙向可控硅導(dǎo)通角，或是利用單片機(jī)輸出類似單結(jié)晶體管振蕩器輸出觸發(fā)脈沖的稀疏，改變雙向可控硅導(dǎo)通角，使輸出電壓有效值的發(fā)生高低變化。雖然其電壓高低可調(diào)，電壓幅度可以發(fā)生變化，但這種調(diào)整必須通過(guò)人工方式實(shí)現(xiàn)，而不是根據(jù)溫度傳感器提供的即時(shí)溫度信號(hào)使負(fù)載電壓發(fā)生變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以一旦設(shè)定在某一位置，其輸出電壓并不會(huì)隨時(shí)改變，實(shí)際是屬于多級(jí)定溫控制方式，當(dāng)負(fù)載保溫條件較好，通電時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)溫度積聚現(xiàn)象，也會(huì)出現(xiàn)即時(shí)溫度高于設(shè)定溫度，讓人口干舌燥，舒適度變差問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0009]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種可根據(jù)溫度傳感器提供的即時(shí)溫度信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整輸出電壓高低，當(dāng)即時(shí)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，將輸出電壓降低，使負(fù)載功耗變小，從而將即時(shí)溫度降低至設(shè)定溫度。當(dāng)即時(shí)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，將輸出電壓升高，使負(fù)載功耗加大，從而將即時(shí)溫度升高至設(shè)定溫度，在這種反復(fù)調(diào)整中使負(fù)載的實(shí)際溫度始終等于設(shè)定溫度的，舒適感更好的隨動(dòng)調(diào)壓式電熱毯或電熱炕的溫度控制裝置。[0010]解決上述問(wèn)題的具體辦法是:
[0011]一種電熱毯或電熱炕的隨動(dòng)調(diào)壓式溫度控制裝置及控制方法，其硬件主體是單片機(jī)4，單片機(jī)4通過(guò)降壓整流電源I為其供電，在單片機(jī)4的任意輸入口接鍵盤組3、在單片機(jī)4的任意輸出口接顯示器單元6，其特征在于:在所述的單片機(jī)4的任意輸入輸出口接電可擦非易失性存儲(chǔ)器EEPR0M5 ;在所述的單片機(jī)4的中斷輸入引腳INT端，接過(guò)零檢測(cè)器2 ；在單片機(jī)4的AD輸入口接溫度傳感器7 ;單片機(jī)4的一個(gè)輸出端，接光電耦合器8的輸入端，光電I禹合器8的輸出端接雙向可控娃9的控制極G ;雙向可控娃9的陽(yáng)極A接負(fù)載供電電源的一個(gè)輸入端，雙向可控娃9的陰極K連接負(fù)載10的一端,負(fù)載10的另一端接負(fù)載供電電源的另一端，從而形成電源一雙向可控硅9的陽(yáng)極A雙向可控硅9的陰極K負(fù)載10-—電源的回路。通過(guò)鍵盤組3設(shè)置設(shè)定溫度S，通過(guò)傳感器7采集負(fù)載的即時(shí)溫度信號(hào)J ;通過(guò)編程將即時(shí)溫度J和設(shè)定溫度S進(jìn)行比對(duì)，判斷即時(shí)溫度J是低于設(shè)定溫度S、還是等于設(shè)定溫度S、還是高于設(shè)定溫度S。根據(jù)判斷結(jié)果自動(dòng)增加或減少雙向可控硅在每個(gè)電源周期過(guò)零點(diǎn)到觸發(fā)的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，以改變雙向可控硅在每個(gè)電源周期的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)加至負(fù)載的平均電壓有效值的改變，輸出滿足即時(shí)溫度和設(shè)置溫度一致的電壓。
[0012]一種電熱毯或電熱炕的隨動(dòng)調(diào)壓式溫度控制裝置及控制方法，在硬件基礎(chǔ)上，其控制方法的方案之一是:實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增加或減少雙向可控硅在每個(gè)電源周期過(guò)零點(diǎn)到觸發(fā)的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，使輸出電壓與實(shí)際溫度跟隨的方法是采用時(shí)間分割法；首先在單片機(jī)內(nèi)預(yù)先設(shè)定一個(gè)狀態(tài)寄存器和一個(gè)延時(shí)計(jì)數(shù)器^flOms (半個(gè)電源周期)分割為η個(gè)時(shí)間段，確定每個(gè)時(shí)間段的時(shí)間常數(shù)；編寫一段和該時(shí)間常數(shù)相等的段式延時(shí)子程序t ;狀態(tài)寄存器用于根據(jù)寄存的上個(gè)電源周期的調(diào)用段式延時(shí)子程序t的次數(shù)并根據(jù)即時(shí)溫度和設(shè)定溫度的差值進(jìn)行加I或減I調(diào)整；每次電源過(guò)零后，開始調(diào)用調(diào)用段式延時(shí)子程序t ;每調(diào)用一次段式延時(shí)子程序t，延時(shí)計(jì)數(shù)器加1，從過(guò)零點(diǎn)到可控硅觸發(fā)的時(shí)間增加t ;而后將延時(shí)計(jì)數(shù)器和狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷二者是否相等；否，返回調(diào)用段式延時(shí)子程序t ;是，單片機(jī)輸出端PO輸出一個(gè)寬 度為20us以上的脈沖,該脈沖送入光電I禹合器,光電I禹合器的輸出端輸出寬度相同的脈沖，加至雙向可控硅的控制極G，令雙向可控硅導(dǎo)通，并在下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)關(guān)閉，從而改變雙向可控娃在每個(gè)電源周期的導(dǎo)通時(shí)間并改變輸出電壓的有效值。
[0013]在硬件基礎(chǔ)上，其控制方法的方案之二是:實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增加或減少雙向可控硅在每個(gè)電源周期過(guò)零點(diǎn)到觸發(fā)的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，使輸出電壓與實(shí)際溫度跟隨的方法是采用逐次逼近控制法；首先編制η個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度不同的塊式延時(shí)子程序，其中一個(gè)為優(yōu)選值程序；單片機(jī)讀取溫度傳感器7并通過(guò)內(nèi)部或外部的AD轉(zhuǎn)換送入的即時(shí)溫度值J，并將其寄存。電源每過(guò)零一次，過(guò)零檢測(cè)器(2)便發(fā)出一次中斷脈沖，令單片機(jī)產(chǎn)生一次中斷。每次中斷后，首先進(jìn)行即時(shí)溫度J和設(shè)定溫度S比對(duì)，判斷即時(shí)溫度J是否小于設(shè)定溫度S ?是，首先調(diào)用優(yōu)選塊式延時(shí)子程序；再比對(duì)，再判斷J是否小于S ?仍為是，調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度小于優(yōu)選值I個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值-1)的塊式延時(shí)子程序；再比對(duì)，再判斷J是否小于S ?調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度小于優(yōu)選值2個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值-2)的塊式延時(shí)子程序；依此直至調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度最短的塊式延時(shí)子程序。如果判斷即時(shí)溫度J是否等于設(shè)定溫度S的結(jié)果是等于，則本段程序結(jié)束，進(jìn)入可控硅觸發(fā)程序，可控硅導(dǎo)通，輸出滿足即時(shí)溫度和設(shè)定溫度一致的電壓；可控硅在下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)關(guān)斷，返回至判斷原點(diǎn)。如果判斷即時(shí)溫度J是否等于設(shè)定溫度S的結(jié)果為否，則轉(zhuǎn)移至判斷即時(shí)溫度J是否大于設(shè)定溫度S ?如果判斷即時(shí)溫度J大于設(shè)定溫度S的結(jié)果為是，調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度大于優(yōu)選值I個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值+1)的塊式延時(shí)子程序；再比對(duì)，再判斷J是否大于S ?仍為是，再調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度大于優(yōu)選值2個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值+2)的塊式延時(shí)子程序；再比對(duì)，再判斷J是否大于S，依此直至調(diào)用時(shí)間最長(zhǎng)的塊式延時(shí)子程序。如果每步判斷即時(shí)溫度J是否小于設(shè)定溫度S的結(jié)果為否，均返回至首次判斷即時(shí)溫度J是否等于設(shè)定溫度S。[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]顯而易見，根據(jù)上述方法制作的電熱毯或電熱炕的溫度控制裝置，其輸出電壓的有效值是根據(jù)傳感器提供的即時(shí)溫度值與設(shè)定值的差值正負(fù)隨動(dòng)調(diào)整的，因而用該控制裝置控制的電熱毯或電熱炕的即時(shí)溫度更為恒定；由原來(lái)的滿幅電壓斷續(xù)通電變?yōu)檩^低電壓持續(xù)通電，因而即時(shí)溫度的曲線和設(shè)定溫度的曲線能夠保持一致。和現(xiàn)有的人工控制方式、上下限間歇通斷方式、以及多級(jí)定溫方式相比，不會(huì)有忽涼忽熱或讓人口干舌燥的的感覺，舒適度更好。
[0016]另一個(gè)有益效果是節(jié)電。由于采用低于滿幅電壓的低電壓供電，和原來(lái)的滿幅電壓相比，可節(jié)省一半以上的輸出功耗。實(shí)驗(yàn)表明，一個(gè)50歐的電熱坑負(fù)載,米用現(xiàn)有的滿幅間歇式工作方式，在40°C保溫狀態(tài)下，開斷比為50%，其電流為220V/50歐=4.5A，日耗電量為 10.68Kw/h(4.5AX220V = 990VAX50%= 445VAX24h)。而同樣負(fù)載，采用本發(fā)明采用的隨動(dòng)調(diào)壓方式，在40°C保溫狀態(tài)下，100%時(shí)間通電，正常維持電壓僅為45V，日耗電量?jī)H 1.08Kw/h (45V/50 歐=0.9AX50V = 45VAX 100% = 45vAX 24h)，是前者的十分之一。這對(duì)中國(guó)近3億條電熱毯、電熱炕的巨大的客戶群體的節(jié)能及環(huán)保，具有重大意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0017]附圖1是隨動(dòng)調(diào)壓式電熱毯或電熱炕控制裝置的硬件結(jié)構(gòu)原理圖
[0018]附圖2雙向可控硅的調(diào)壓原理
[0019]附圖3過(guò)零檢測(cè)器2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0020]附圖4采用時(shí)段分割法的編程原理
[0021]附圖5段狀延時(shí)子程序t工作流程示意圖
[0022]附圖6時(shí)段分割法主程序圖
[0023]附圖7狀態(tài)寄存器的工作流程圖。:
[0024]附圖8延時(shí)計(jì)數(shù)器的工作流程圖。
[0025]附圖9采用逐次逼近法的塊狀延時(shí)流程示意圖。
[0026]附圖10采用逐次逼近法的主流程圖。
[0027]附圖11采用逐次逼近法的軟件流程圖。
[0028]附圖12采用逐次逼近法的軟件流程實(shí)例。
[0029]附圖13雙向可控硅的觸發(fā)程序。
【具體實(shí)施方式】:
[0030]本發(fā)明包括硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)兩個(gè)部分。
[0031]附圖1是電熱毯或電熱炕的隨動(dòng)調(diào)壓式控制裝置的硬件結(jié)構(gòu)原理圖。[0032]其硬件主體是單片機(jī)4，單片機(jī)4通過(guò)降壓整流電源I為其供電，在單片機(jī)4的任意輸入口接鍵盤組3、在單片機(jī)4的任意輸出口接顯示器單元6，其特征在于:在所述的單片機(jī)4的任意輸入輸出口接電可擦非易失性存儲(chǔ)器EEPR0M5 ;在所述的單片機(jī)4的中斷輸入引腳INT端，接過(guò)零檢測(cè)器2 ;在單片機(jī)4的AD輸入口接溫度傳感器7 ;單片機(jī)4的一個(gè)輸出端PO,接光電f禹合器8的輸入端,光電I禹合器8的輸出端接雙向可控娃9的控制極G ；雙向可控娃9的陽(yáng)極A接負(fù)載供電電源的一個(gè)輸入端,雙向可控娃9的陰極K連接負(fù)載10的一端，負(fù)載10的另一端接負(fù)載供電電源的另一端，從而形成電源一雙向可控娃9的陽(yáng)極A雙向可控硅9的陰極K負(fù)載10電源的回路。
[0033]圖1中的負(fù)載10表示為電熱毯、電熱炕。眾所周知，電熱毯、電熱炕的加熱器件是電熱膜、碳纖維電加熱、電加熱板、電加熱絲等，屬于純電阻負(fù)載，其阻值在常溫下變化很小。在這種負(fù)載上施加的電壓越高，其散發(fā)的溫度越高。施加的電壓降低，其散發(fā)的溫度也會(huì)隨之降低。雙向可控硅9是電源開關(guān)器件，可以在電源的過(guò)零點(diǎn)觸發(fā)導(dǎo)通，也可以控制其在電源的過(guò)零點(diǎn)之后任意時(shí)間導(dǎo)通。雙向可控硅一旦導(dǎo)通，便處于保持狀態(tài)，并在下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)自動(dòng)關(guān)斷。雙向可控硅9在每個(gè)電源周期的導(dǎo)通時(shí)間不同，其輸出電壓的有效值，即電壓幅度的高低也各不相同。利用電熱毯、電熱炕的純電阻負(fù)載特性，及雙向可控硅這些特點(diǎn)，便可以實(shí)現(xiàn)電熱毯、電熱炕的溫度控制。
[0034]從圖1看出，本電熱毯或電熱炕隨動(dòng)調(diào)壓式的溫度控制裝置，由單片機(jī)4、降壓整流電源1、鍵盤組3、顯示單元6、電可擦非易失性存儲(chǔ)器EEPR0M5、溫度傳感器7等組成。該系統(tǒng)中，單片機(jī)4可以是滿足系統(tǒng)資源要求的任何型號(hào)的的單片機(jī)，如HT256等；溫度傳感器7，可用鉬電阻PT100或其他類型及型號(hào)的熱敏電阻；溫度傳感器7的輸出端，一般和單片機(jī)4內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換器輸入口連接，對(duì)于內(nèi)部沒有AD轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)可以在其外部串入AD890等型號(hào)的AD轉(zhuǎn)換器，將其信號(hào)按比例放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)4供運(yùn)算處理調(diào)用。溫度傳感器7貼附在負(fù)載上。降壓整流電源I主要為單片機(jī)4及其構(gòu)成的系統(tǒng)提供低壓直流電源。降壓整流電源I可采用變壓器降壓整流電路，也可采用開關(guān)電源或電容降壓降壓整流電路。鍵盤組3主要用于數(shù)據(jù)輸入，設(shè)計(jì)者可根據(jù)需要，設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的按鍵并定義為諸如ste (設(shè)定)及加、減等功能；EEPR0M電可擦非易失性存儲(chǔ)器5，一般可選用24c01，主要用于存儲(chǔ)設(shè)置的溫度值，防止掉電后數(shù)據(jù)丟失。顯示單元6，可以采用LED顯示器，也可采用LCD液晶顯示器，其位顯示、段顯示、驅(qū)動(dòng)電路均為通用技術(shù)。光電耦合器8在這里主要用于控制單元和執(zhí)行單元的電氣隔離。雙向可控硅9具體型號(hào)，可根據(jù)電壓、功率大小等技術(shù)指標(biāo)從手冊(cè)選擇，。
[0035]附圖2至附圖9是根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)提出的工作原理及單片機(jī)的工作流程圖，也即為控制方法流程圖。
[0036]由附圖2可看出雙向可控硅的調(diào)壓原理，及雙向可控硅的延時(shí)觸發(fā)時(shí)間Ty和觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間Td的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于50HZ的電源來(lái)說(shuō),每個(gè)周期為20ms,半個(gè)周期為10ms。如果雙向可控硅從一個(gè)過(guò)零點(diǎn)O觸發(fā)，到下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)O關(guān)斷，其導(dǎo)通時(shí)間為10ms，這種情況下，其輸出電壓的有效值等于和電源相同的滿幅電壓。如果觸發(fā)點(diǎn)CF在過(guò)零點(diǎn)之后的某一位置，雙向可控娃的導(dǎo)通時(shí)間Td將小于IOms,輸出電壓有效值將低于電源的滿幅電壓。如果即時(shí)溫度高于設(shè)定溫度，就將雙向可控硅的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間Ty推后，將雙向可控硅導(dǎo)通時(shí)間Td減少；如果即時(shí)溫度低于設(shè)定溫度，就將雙向可控硅的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間Ty前移，等于雙向可控娃導(dǎo)通時(shí)間Td增加。延時(shí)觸發(fā)時(shí)間Ty+觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間Td = 10ms。延時(shí)觸發(fā)時(shí)間Ty增加，觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間Td減少；延時(shí)觸發(fā)時(shí)間Ty減少，觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間Td增加，二者互為變量。舉例:如果延時(shí)觸發(fā)時(shí)間Ty為3ms，則雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間Td為7ms ;如果延時(shí)觸發(fā)時(shí)間Ty為8ms,則雙向可控娃觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間Td為2ms。
[0037]圖3是對(duì)圖1中過(guò)零檢測(cè)器2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)一步公開。由圖看出，過(guò)零檢測(cè)器2一般可由4個(gè)二極管和一個(gè)光電耦合器構(gòu)成。過(guò)零檢測(cè)器2的輸出端和單片機(jī)4的中斷入口連接，在電源的每個(gè)過(guò)零點(diǎn)，過(guò)零檢測(cè)器2都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)過(guò)零脈沖至單片機(jī)的INT引腳，使單片機(jī)4產(chǎn)生一次中斷。采用單個(gè)二極管或直接用一個(gè)電阻也可實(shí)現(xiàn)過(guò)零檢測(cè)，這里對(duì)其不做限制。
[0038]附圖4示出采用時(shí)段分割法的編程原理及段式延時(shí)子程序t的結(jié)構(gòu)。這里，先把電源的半個(gè)周期分為N個(gè)虛擬的時(shí)間長(zhǎng)度t。假設(shè)把半個(gè)周期虛擬分為25個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度t，則每個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度t為0.4ms ;舉例-Jt等于2.8ms, 18t等于7.2ms ； 12tms等于4.8ms ； 13tms等于5.2ms。如果把半個(gè)周期分為50個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度，則每個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度為0.2ms。編程中，編制I條如圖5所示的和定義的時(shí)間長(zhǎng)度t相等的段狀延時(shí)子程序t。調(diào)用I次如附圖5的段式延時(shí)子程序t，觸發(fā)延時(shí)時(shí)間Ty便增加或減少I段，也就是相應(yīng)增加或減少0.4msο如果從過(guò)零點(diǎn)開始按tl、t2.....tn順序,在每個(gè)不同點(diǎn),給雙向可控娃施加觸發(fā)脈沖,使雙向可控硅導(dǎo)通，并到下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)自動(dòng)關(guān)斷，其輸出電壓的有效值將各不相同。通過(guò)這種時(shí)段分害I]，并控制延時(shí)時(shí)間Ty內(nèi)的t的段數(shù)多少，改變輸出電壓的有效值，使負(fù)載的功耗改變，從而使負(fù)載的即時(shí)溫度和設(shè)定溫度始終一致。
[0039]附圖6、附圖7附圖8是采用時(shí)段分割法的工作流程圖。
[0040]首先利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器資源或內(nèi)部的寄存器資源，在單片機(jī)內(nèi)預(yù)先設(shè)定一個(gè)狀態(tài)寄存器和一個(gè)延時(shí)計(jì)數(shù)器。狀態(tài)寄存器用于保存上個(gè)電源周期延時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)次數(shù)，并在本周期根據(jù)實(shí)·際溫度數(shù)值和設(shè)定溫度數(shù)值的差值作增加或減少。延時(shí)計(jì)數(shù)器主要用于記錄電源每次過(guò)零后調(diào)用段式延時(shí)子程序t的次數(shù)，該次數(shù)表示本電源周期從過(guò)零點(diǎn)到觸發(fā)點(diǎn)的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間。附圖6是時(shí)段分割法的主程序流程圖，開始，訪問(wèn)溫度設(shè)定鍵有鍵入嗎？是，溫度設(shè)定并將溫度設(shè)定數(shù)據(jù)存入可擦非易失性存儲(chǔ)器EEPR0M5 ;否，程序訪問(wèn)溫度補(bǔ)償鍵有鍵入？是，執(zhí)行溫度補(bǔ)償調(diào)整程序；否，讀取溫度傳感器7通過(guò)AD轉(zhuǎn)換送入的即時(shí)溫度值J并寄存，進(jìn)入狀態(tài)寄存器隨動(dòng)程序。
[0041]狀態(tài)寄存器隨動(dòng)程序如圖7所示，狀態(tài)寄存器隨動(dòng)程序開始，先將延時(shí)計(jì)數(shù)器內(nèi)的數(shù)值送入狀態(tài)寄存器，作為本周期延時(shí)計(jì)數(shù)器的增減基礎(chǔ)，該數(shù)值實(shí)際是上一個(gè)電源周期從過(guò)零到可控硅觸發(fā)的時(shí)間長(zhǎng)度值。然后，將即時(shí)溫度值J與設(shè)定溫度值S比較。當(dāng)即時(shí)溫度值J與設(shè)定溫度值S相等，狀態(tài)寄存器保持，并再返回至即時(shí)溫度值J與設(shè)定溫度值S比較；即時(shí)溫度值J和設(shè)定溫度值S不相等，判斷即時(shí)溫度值J是否小于設(shè)定溫度值S ?是，狀態(tài)寄存器的數(shù)值減1，并重新返回至即時(shí)溫度值J與設(shè)定溫度值S比較；否，判斷即時(shí)溫度值J是否大于設(shè)定溫度值S ?是，狀態(tài)寄存器的數(shù)值加1，并返回至即時(shí)溫度值J與設(shè)定溫度值S比較。在這里狀態(tài)寄存器的數(shù)值增加或減少，實(shí)際是在調(diào)整和確定本周期的可控硅觸發(fā)延時(shí)時(shí)間。
[0042]完成狀態(tài)寄存器隨動(dòng)程序后，主程序進(jìn)入如圖8所示的延時(shí)計(jì)數(shù)器隨動(dòng)程序。電源產(chǎn)生過(guò)零中斷后，首先將延時(shí)計(jì)數(shù)器清零，調(diào)用段式延時(shí)子程序t ;每調(diào)用一次，延時(shí)計(jì)數(shù)器加1，從過(guò)零點(diǎn)到可控硅觸發(fā)的時(shí)間增加t;而后將延時(shí)計(jì)數(shù)器和狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，二者是否相等；否，再返回繼續(xù)調(diào)段式延時(shí)子程序t;是，進(jìn)入“可控硅觸發(fā)程序”，結(jié)束。
[0043]這里，延時(shí)計(jì)數(shù)器清零的目的是為了本次中斷的準(zhǔn)確計(jì)數(shù)從零開始，也可采用減數(shù)方式。判斷延時(shí)計(jì)數(shù)器是否等于狀態(tài)寄存器，實(shí)際是為了確定本電源周期應(yīng)該調(diào)用段式延時(shí)子程序t的次數(shù)，根據(jù)即時(shí)電壓的高低，增加或減少?gòu)倪^(guò)零點(diǎn)到雙向可控硅觸發(fā)電的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間Ty的長(zhǎng)度。
[0044]這里調(diào)用的段式延時(shí)子程序t，其時(shí)間常數(shù)等于IOms除以分割段數(shù)的商數(shù)。每次電源過(guò)零產(chǎn)生中斷后到雙向可控硅觸發(fā)的延時(shí)時(shí)間，為延時(shí)計(jì)數(shù)器的數(shù)值(調(diào)用延時(shí)子程序的次數(shù))X段式延時(shí)子程序t的時(shí)間長(zhǎng)度t。
[0045]根據(jù)圖7圖8可以看出，狀態(tài)寄存器對(duì)即時(shí)溫度值J產(chǎn)生隨動(dòng)，延時(shí)計(jì)數(shù)器對(duì)狀態(tài)寄存器產(chǎn)生隨動(dòng)，因此，延時(shí)計(jì)數(shù)器是間接的對(duì)即時(shí)溫度值J產(chǎn)生隨動(dòng)。
[0046]圖9圖12是另一種編程方法一逐次逼近法。
[0047]先按圖9a、b所示，編制出多個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度不同的不大于IOms的塊式延時(shí)子程序結(jié)構(gòu)。其中a為優(yōu)選延時(shí)時(shí)間流程圖，按0.618優(yōu)選法，其時(shí)間長(zhǎng)度為6.18ms左右。流程是:延時(shí)開始，優(yōu)選時(shí)間到嗎？是，結(jié)束；否，返回延時(shí)。b為大于或小于優(yōu)選值I個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值+1或選值-1)的塊式延時(shí)子程序流程圖，為討論方便，這里稱之為次優(yōu)選時(shí)間。比如，其時(shí)間長(zhǎng)度為3ms,為7ms,由編程人員自行確定。根據(jù)本原理，可編制出優(yōu)選值+2或優(yōu)選值-2,優(yōu)選值+3或選值-3等更多的塊式延時(shí)子程序。ο ο。實(shí)際值如0ms, lms, 3ms, 6ms, 7ms,8ms9ms 等。
[0048]根據(jù)圖10，主程序開始后，首先訪問(wèn)溫度設(shè)定鍵有鍵入嗎？是，溫度設(shè)定并將溫度設(shè)定數(shù)據(jù)存入可擦非易失性存儲(chǔ)器EEPROM ;否，程序訪問(wèn)溫度補(bǔ)償鍵是否有鍵入？是，執(zhí)行溫度補(bǔ)償調(diào)整程序；否，讀取溫度傳感器7通過(guò)內(nèi)部或外部的AD轉(zhuǎn)換送入的即時(shí)溫度值J，并將其寄存。電源每過(guò)零一次，過(guò)零檢測(cè)器2便發(fā)出一次中斷脈沖，令單片機(jī)產(chǎn)生一次中斷。每次過(guò)零中斷后，進(jìn)入調(diào)用塊式延時(shí)子程序。圖11所示在逐次逼近法中調(diào)用塊式延時(shí)子程序的方法。過(guò)零中斷后，首先進(jìn)行即時(shí)溫度J和設(shè)定溫度S比對(duì)，判斷即時(shí)溫度J是否小于設(shè)定溫度S。判斷結(jié)果為是，根據(jù)0.618優(yōu)選法，首先調(diào)用優(yōu)選塊式延時(shí)子程序，如6ms子程序；再比對(duì)，再判斷J是否小于S?仍為是，調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度小于優(yōu)選值I個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值-1)的塊式延時(shí)子程序，如3ms子程序；再比對(duì)，再判斷J是否小于S ?調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度小于優(yōu)選值2個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值-2)的塊式延時(shí)子程序，如Ims子程序；依此直至調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度最短的塊式延時(shí)子程序。
[0049]如果每步判斷即時(shí)溫度J是否小于設(shè)定溫度S的結(jié)果為否，則轉(zhuǎn)移至首次判斷即時(shí)溫度J是否等于設(shè)定溫度S。
[0050]如果判斷即時(shí)溫度J是否等于設(shè)定溫度S的結(jié)果是等于，則本段程序結(jié)束，中斷返回，進(jìn)入可控硅觸發(fā)程序，可控硅導(dǎo)通，輸出滿足即時(shí)溫度和設(shè)定溫度一致的電壓；可控硅在下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)關(guān)斷，返回至判斷原點(diǎn)。
[0051]如果判斷即時(shí)溫度J是否等于設(shè)定溫度S的結(jié)果是等于為否，則轉(zhuǎn)移至判斷即時(shí)溫度J是否大于設(shè)定溫度S。如果判斷即時(shí)溫度J大于設(shè)定溫度S的結(jié)果為是，就調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度大于優(yōu)選值I個(gè)級(jí)量(優(yōu) 選值+1)的塊式延時(shí)子程序，如7ms子程序；再比對(duì)，再判斷J是否小于S ?調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度大于優(yōu)選值2個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值+2)的塊式延時(shí)子程序，如8ms子程序；依此直至調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度最長(zhǎng)的塊式延時(shí)子程序，如9.9ms子程序。調(diào)用的塊式延時(shí)子程序的時(shí)間常數(shù)越長(zhǎng)，施加負(fù)載上的有效電壓值越低；調(diào)用的塊式延時(shí)子程序的時(shí)間常數(shù)越小，施加負(fù)載上的有效電壓值越高。圖12是圖11調(diào)用塊式延時(shí)子程序方法的舉例。 [0052]根據(jù)圖9-12看出，其工作過(guò)程是逐次逼近的，通過(guò)逐次逼近使輸出電壓和實(shí)際溫度產(chǎn)生跟隨，從而保證即時(shí)溫度和設(shè)定溫度達(dá)到一致。
[0053]圖13是可控硅觸發(fā)程序，進(jìn)入可控硅觸發(fā)程序后，單片機(jī)輸出端PO輸出一個(gè)寬度為20us以上的脈沖,該脈沖送入光電I禹合器,光電I禹合器的輸出端輸出寬度相同的脈沖，加至雙向可控硅的控制極G，令雙向可控硅導(dǎo)通，輸出電壓，并在下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)關(guān)閉，返回主程序開始。雙向可控硅9每次觸發(fā)的過(guò)程相同，但由于每次從過(guò)零點(diǎn)到觸發(fā)的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間可能不同，所以，觸發(fā)后輸出的電壓也就可能不同。
[0054]所有程序可以用C語(yǔ)言編寫，也可用機(jī)器匯編語(yǔ)言編寫，不做限制。
[0055]需要說(shuō)明的是，以上只給出兩個(gè)單片機(jī)編程的例子。但任何一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，其編程方法、編程技巧都不是唯一的。只要采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和原理，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電熱毯或電熱炕的隨動(dòng)調(diào)壓式溫度控制裝置及控制方法，其主體是單片機(jī)(4)，單片機(jī)(4)通過(guò)降壓整流電源(I)為其供電，在單片機(jī)(4)的任意輸入口接鍵盤組(3)、在單片機(jī)(4)的任意輸出口接顯示器單元(6)，其特征在于:在所述的單片機(jī)(4)的任意輸入輸出口接電可擦非易失性存儲(chǔ)器EEPROM (5)；在所述的單片機(jī)4的中斷輸入引腳INT端，接過(guò)零檢測(cè)器(2);在單片機(jī)(4)的AD輸入口接溫度傳感器(7);單片機(jī)(4)的一個(gè)輸出端，接光電I禹合器⑶的輸入端，光電I禹合器⑶的輸出端接雙向可控娃(9)的控制極G ；雙向可控娃(9)的陽(yáng)極A接負(fù)載供電電源的一個(gè)輸入端,雙向可控娃(9)的陰極K連接負(fù)載(10)的一端，負(fù)載(10)的另一端接負(fù)載供電電源的另一端,從而形成電源一雙向可控硅(9)的陽(yáng)極A-雙向可控硅(9)的陰極K-負(fù)載(10)-電源的回路。并通過(guò)鍵盤組(3)設(shè)置設(shè)定溫度S，通過(guò)傳感器(7)采集負(fù)載的即時(shí)溫度信號(hào)J ;通過(guò)編程將即時(shí)溫度J和設(shè)定溫度S進(jìn)行比對(duì)，判斷即時(shí)溫度J是低于設(shè)定溫度S、還是等于設(shè)定溫度S、還是高于設(shè)定溫度S。根據(jù)判斷結(jié)果自動(dòng)增加或減少雙向可控硅在每個(gè)電源周期過(guò)零點(diǎn)到觸發(fā)的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，以改變雙向可控硅在每個(gè)電源周期的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)加至負(fù)載的平均電壓有效值的改變，輸出滿足即時(shí)溫度和設(shè)置溫度一致的電壓。
2.一種電熱毯或電熱炕的隨動(dòng)調(diào)壓式溫度控制裝置及控制方法，其特征還在于:實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增加或減少雙向可控硅在每個(gè)電源周期過(guò)零點(diǎn)到觸發(fā)的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，使輸出電壓與實(shí)際溫度跟隨的方法是采用時(shí)間分割法；首先在單片機(jī)內(nèi)預(yù)先設(shè)定一個(gè)狀態(tài)寄存器和一個(gè)延時(shí)計(jì)數(shù)器；將IOms (半個(gè)電源周期)分割為η個(gè)時(shí)間段，確定每個(gè)時(shí)間段的時(shí)間常數(shù)；編寫一段和該時(shí)間常數(shù)相等的段式延時(shí)子程序t ;狀態(tài)寄存器用于根據(jù)寄存的上個(gè)電源周期的調(diào)用段式延時(shí)子程序t的次數(shù)并根據(jù)即時(shí)溫度和設(shè)定溫度的差值進(jìn)行加I或減I調(diào)整；每次電源過(guò)零后，開始調(diào)用調(diào)用段式延時(shí)子程序t ;每調(diào)用一次段式延時(shí)子程序t，延時(shí)計(jì)數(shù)器加1，從過(guò)零點(diǎn)到可控硅觸發(fā)的時(shí)間增加t ;而后將延時(shí)計(jì)數(shù)器和狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷二者是否相等； 否，返回調(diào)用段式延時(shí)子程序t ;是，單片機(jī)輸出端PO輸出一個(gè)寬度為20us以上的脈沖,該脈沖送入光電I禹合器,光電I禹合器的輸出端輸出寬度相同的脈沖，加至雙向可控硅的控制極G，令雙向可控硅導(dǎo)通，并在下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)關(guān)閉，從而改變雙向可控硅在每個(gè)電源周期的導(dǎo)通時(shí)間并改變輸出電壓的有效值。
3.一種電熱毯或電熱炕的隨動(dòng)調(diào)壓式溫度控制裝置及控制方法，其特征還在于:實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增加或減少雙向可控硅在每個(gè)電源周期過(guò)零點(diǎn)到觸發(fā)的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，使輸出電壓與實(shí)際溫度跟隨的方法是采用逐次逼近控制法；首先編制η個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度不同的塊式延時(shí)子程序，其中一個(gè)為優(yōu)選值程序；單片機(jī)讀取溫度傳感器7并通過(guò)內(nèi)部或外部的AD轉(zhuǎn)換送入的即時(shí)溫度值J，并將其寄存。電源每過(guò)零一次，過(guò)零檢測(cè)器(2)便發(fā)出一次中斷脈沖，令單片機(jī)產(chǎn)生一次中斷。每次中斷后，首先進(jìn)行即時(shí)溫度J和設(shè)定溫度S比對(duì)，判斷即時(shí)溫度J是否小于設(shè)定溫度S ?是，首先調(diào)用優(yōu)選塊式延時(shí)子程序；再比對(duì)，再判斷J是否小于S ?仍為是，調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度小于優(yōu)選值I個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值-1)的塊式延時(shí)子程序；再比對(duì)，再判斷J是否小于S ?調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度小于優(yōu)選值2個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值-2)的塊式延時(shí)子程序；依此直至調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度最短的塊式延時(shí)子程序。如果判斷即時(shí)溫度J是否等于設(shè)定溫度S的結(jié)果是等于，則本段程序結(jié)束，進(jìn)入可控硅觸發(fā)程序，可控硅導(dǎo)通，輸出滿足即時(shí)溫度和設(shè)定溫度一致的電壓；可控硅在下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)關(guān)斷，返回至判斷原點(diǎn)。如果判斷即時(shí)溫度J是否等于設(shè)定溫度S的結(jié)果為否，則轉(zhuǎn)移至判斷即時(shí)溫度J是否大于設(shè)定溫度S ?如果判斷即時(shí)溫度J大于設(shè)定溫度S的結(jié)果為是，調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度大于優(yōu)選值I個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值+1)的塊式延時(shí)子程序；再比對(duì)，再判斷J是否大于S 仍為是，再調(diào)用時(shí)間長(zhǎng)度大于優(yōu)選值2個(gè)級(jí)量(優(yōu)選值+2)的塊式延時(shí)子程序；再比對(duì)，再判斷J是否大于S，依此直至調(diào)用時(shí)間最長(zhǎng)的塊式延時(shí)子程序。如果每步判斷即時(shí)溫度J是否小于設(shè)定溫度S的結(jié)果為否，均返回至首次判斷即時(shí)溫度J是否等于設(shè)定溫度S。
【文檔編號(hào)】G05D23/20GK103576716SQ201210287553
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月6日
【發(fā)明者】許世祥, 朱相群 申請(qǐng)人:許世祥